JP2006177604A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】本体をコンパクト化しても、熱交換能力の低下を抑えるとともに高温多湿状態でもファン結露等を防止することができる空気調和機を提供すること。
【解決手段】ケーシング１の吸込口１ａ、１ｂとケーシング１の内部に設けたクロスフローファン４との間に配置した熱交換器５は冷媒管７を下側１列、上側２列の部分１列で一体型に構成した前面熱交換器５ａと冷媒管７を２列に構成した背面熱交換器５ｂを逆Ｖの字に組合せて成り、前面熱交換器５ａの下側１列部を一連のパスの中間に構成することにより、暖房運転時には過冷却域とならないため熱交換能力の低下を抑えることができるとともに、冷房運転時にはパスの出口近傍にならないため過熱度がとれても前面熱交換器の下側１列部の冷媒管が過熱域にならないた高温多湿状態でもファン結露等を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は薄型コンパクト化しても熱交換能力の低下を抑える熱交換器形状を有した空気調和機に関するものである。

従来、この種の空気調和機、特に分離形空気調和機の室内機等においては、居住空間を少しでも有効に利用することができるように、本体ケーシングの奥行き寸法を短くしケーシングの薄形化を実現しているものとしてケーシングの前面又は上面の吸込口とケーシングの内部に設けたクロスフローファンとの間に熱交換器を配置し、熱交換器を、ケーシング前面とクロスフローファンとの間でドレンパン上にほぼ直立する第１熱交換器、第１熱交換器の上側に連設され且つ後方へ傾斜した第２熱交換器とにより構成し、第１熱交換器よりも第２熱交換器を厚く形成しているものがある（例えば、特許文献１参照）。

図５は、特許文献１に記載された従来の空気調和機の断面図を示すものである。図５に示すように、ケーシング前面１ａとクロスフローファン４との間でドレンパン６上にほぼ直立する下側熱交換器１８と、下側熱交換器１８の上側に背面が一致するように連接部１９で連設され且つ後方へ傾斜した上側熱交換器１７とにより構成されている。
特開平９−２１０４５２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、本体ケーシングをコンパクト化すると、それに従って熱交換器も小型化しなければならず、そのため熱交換器の厚みを部分的に薄くする必要が生じる。特に熱交換器を部分的に冷媒管１列に構成する場合には熱交換量が減少するとともに熱交換器を通過する風速分布が不均一になるため、熱交換能力が減少したり冷媒管の温度が不均一になり高温多湿状態ではファン結露等が発生するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、本体をコンパクト化するために熱交換器を部分的に冷媒管１列に構成し熱交換器を薄くしても、熱交換能力の低下を最小限に抑えるとともに高温多湿状態でもファン結露等を防止できる空気調和機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、熱交換器は冷媒管を下側１列、上側２列の部分１列で一体型に構成した前面熱交換器と冷媒管を２列に構成した背面熱交換器を逆Ｖの字に組合せて成り、前面熱交換器の下側１列部を一連のパスの中間に構成したものである。

これによって、風速の強い前面熱交換器の下側１列部は、暖房運転時には過冷却域とならないため熱交換能力の低下を抑えることができるとともに、冷房運転時にはパスの出口近傍にならないため過熱度がとれても前面熱交換器の下側１列部の冷媒管が過熱域にならないため高温多湿状態でもファン結露等を防止することができる。

また、本発明の空気調和機は、前面熱交換器の下側１列部のフィンの通風抵抗を前面熱交換器上側及び背面熱交換器の２列部より増やしたものである。

これによって、空気流入を防止する閉塞部材を別途設けることなく熱交換器全体の風速分布を均等に近づけることができるため熱交換能力の向上やファン結露の耐力向上、及びコストダウンを図ることができる。

本発明の空気調和機は、本体をコンパクト化するために熱交換器を部分的に冷媒管１列に構成し熱交換器を薄くしても、熱交換能力の低下を抑えるとともに高温多湿状態でもファン結露等を防止することができる。

第１の発明は、吸込口とクロスフローファンとの間に配置した熱交換器は、冷媒管を下側１列、上側２列の部分１列で一体型に構成した前面熱交換器と冷媒管を２列に構成した背面熱交換器を逆Ｖの字に組合せて成り、前面熱交換器の下側１列部を一連のパスの中間に構成することにより、風速の強い前面熱交換器の下側１列部を暖房運転時過冷却域とならないため熱交換能力の低下を抑えることができるとともに、冷房運転時パスの出口近傍にならないため過熱度がとれても前面熱交換器の下側１列部の冷媒管が過熱域にならないた高温多湿状態でもファン結露等を防止することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の前面熱交換器の下側１列部と背面熱交換器を１連のパス上に構成することにより、風速の強い前面熱交換器の下側１列部と風速の弱い背面熱交換器を１連のパス上に構成することとなり、各パスの熱交換の均等化を図ることができ、各パスの冷媒管の本数を均等化させることができて熱交換能力の向上を図ることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の背面熱交換器を暖房時の２パス合流後の部分１パス域として構成することにより、風速分布の弱い背面熱交換器を暖房時の過冷却域として使用するのでさらに熱交換能力の向上を図ることができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の前面熱交換器の下側１列部のフィンの通風抵抗を前面熱交換器上側及び背面熱交換器の２列部のフィンの通風抵抗より増やすことにより、風速の強い前面熱交換器の下側１列部のフィンの通風抵抗が増えるので、空気流入を防止する閉塞部材を別途設けることなく熱交換器全体の風速分布を均等に近づけることができ、熱交換能力の向上やファン結露の耐力向上、及びコストダウンを図ることができる。

第５の発明は、特に、第４の発明の前面熱交換器の下側１列部のフィンの通風抵抗を前面熱交換器上側及び背面熱交換器の２列部より増やすのにスリット数を増やすことにより、風速の強い前面熱交換器の下側１列部の熱交換能力の向上が図れるとともに、前面熱交換器の１列部下側の通風抵抗が増え空気流入を防止する閉塞部材を別途設けることなく熱交換器全体の風速分布を均等に近づけることができるためファン結露の耐力向上及びコストダウンを図ることができる。

第６の発明は、特に、第４の発明の前面熱交換器の下側１列部のフィンの通風抵抗を前面熱交換器上側及び背面熱交換器の２列部より増やすのにスリット高さを変えることにより、風速の強い前面熱交換器の下側１列部のスリット高さを低くして通風抵抗を増やすため空気流入を防止する閉塞部材を別途設けることなく前面熱交換器の１列部を通過する風量の割合を減らすことができファン結露の耐力向上及びコストダウンを図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の断面図を示すものである。

図１において、箱形のケーシング１の前面１ａと上面１ｂに吸込口２を、下部に吹出口３をそれぞれ形成すると共に、ケーシング１の内部下方にはクロスフローファン４を設け、吸込口２とクロスフローファン４との間に熱交換器５を配置している。

熱交換器５は、図のように縦に断面して側方からみると、ドレンパン６上に冷媒管７を下側１列、上側２列に構成した一体型の前面熱交換器５ａと、前面熱交換器５ａの上側で連設され、且つ後方下側へ傾斜した冷媒管７を２列に構成した背面熱交換器５ｂとを逆Ｖの字に組合せて構成されている。熱交換器５は横方向（図の紙面に垂直な方向）に並列配置した多数のフィン８に冷媒管７を往復、貫通させている。そしてクロスフローファン４により吸込口２から吸い込んだ空気を熱交換器５で熱交換し、吹出口３から吹き出すようにしている。

本発明の空気調和機では、ケーシング１の奥行き寸法を支配するクロスフローファン４を小径化し、クロスフローファン４の前側の前面熱交換器５ａの下側を冷媒管７を１列に構成することで奥行き寸法を短くし、薄形化しており、その構成上、熱交換器５の風速分布は抵抗の少ない冷媒管７が１列である一体型の前面熱交換器５ａの下側で風速が極端に強く、吸入面積の小さい背面熱交換器５ｂは弱いアンバランスな分布になっているという特徴がある。

図２は本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル図である。

冷房運転時、冷媒は図２の実線矢印の方向に流れ、圧縮機９から吐出された冷媒は、室外熱交換器１０にて凝縮し冷暖房用電動膨張弁１１にて減圧され、室内熱交換器５において蒸発し圧縮機９にもどる。室内熱交換器５にて冷媒が蒸発する際、吸収する熱で被空調室の空気調和をしている。また暖房運転時の冷媒の流れは図２の点線矢印の方向で冷房時の逆となり、室内熱交換器５にて凝縮する際に放出する熱で被空調室の空調調和をしている。

図３は本発明の第１の実施の形態における室内熱交換器５のパス構成図である。

冷房時、図３の実線矢印の方向に室外側から気液２相状態の冷媒が流入し、入口管１２から分岐管１３で２パスに分岐された後、それぞれ出口管１４ａ、１４ｂに蒸発しながら流れ、室外の圧縮機９に戻るようになっている。冷房時は出口管１４ａ、１４ｂ近くでは過熱度がとれ、冷媒管の温度が上がるようになっている。また、暖房時の流れは図３の実線矢印の方向と逆で、圧縮機９で圧縮された高温高圧の冷媒が出口管１４ａ、１４ｂから２パスに分岐され流入し凝縮しながら分岐管１３で１パスに合流し入口管１３に流れ、室外側に戻るようになっている。暖房時は入口管１３近傍は過冷却され、冷媒管の温度が下がるようになっている。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。

通常、熱交換の効率を上げるためには各パスの熱交換の均等化を図る必要があるため、風速分布がアンバランスな場合は風速の強い部分は冷媒管７の本数を少なくし風速の弱い部分は冷媒管７の本数を多くして各パスの熱交換の均等化を図っている。しかしながら、風速分布が極端に悪い場合は各パスの熱交換を均等化するのに冷媒管７の本数差を大きくする必要があり冷媒の流速差がつくことから熱交換能力が向上しなくなる。

ここで本発明では、前面熱交換器５ａの下側１列部を一連のパスの中間に構成するため、各パスの本数差を設ける必要がなくなり熱交換能力の向上を図ることができる。即ち、風速の強い前面熱交換器５ａの下側１列部は暖房運転時、過冷却域とならないため、熱交換能力の低下を抑えることができるとともに、冷房運転時、パスの出口近傍にならないため、過熱度がとれても前面熱交換器５ａの下側１列部の冷媒管７が過熱域にならず前面熱交換器５ａの下側１列部を通過する空気温度が前面熱交換器５ａの上側２列部及び背面熱交換器５ｂの２列部を通過する空気温度より極端に高くなるのを防ぐことができ、高温多湿状態でも温度差がある空気の混入によるクロスフローファン４の結露を防止することができる。

以上のように、本実施の形態においては熱交換器５は冷媒管７を下側１列、上側２列の部分１列で一体型に構成した前面熱交換器５ａと冷媒管７を２列に構成した背面熱交換器５ｂとを逆Ｖの字に組合せて成り、前面熱交換器５ａの下側１列部を一連のパスの中間に構成することにより、風速の強い前面熱交換器５ａの下側１列部は暖房運転時、過冷却域とならないため、熱交換能力の低下を抑えることができるとともに、冷房運転時、パスの出口近傍にならないため、過熱度がとれても前面熱交換器５ａの下側１列部の冷媒管７が過熱域にならず前面熱交換器５ａの下側１列部を通過する空気温度が前面熱交換器５ａの上側２列部及び背面熱交換器５ｂの２列部を通過する空気温度より極端に高くなるのを防ぐことができ、高温多湿状態でも温度差がある空気の混入によるクロスフローファン４の結露を防止することができる。

また、本実施の形態では背面熱交換器５ｂを暖房時の２パス合流後の部分１パス域として構成しているため、風速分布の弱い背面熱交換器５ｂを熱交換の寄与率の低い過冷却域として使用することになり、風速分布の強い前面熱交換器５ａの下側１列部を過冷却域とする場合に比べ、さらに熱交換能力の向上を図ることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態において、空気調和機の断面図、冷凍サイクル図、室内熱交換器５のパス構成図は本発明の第１の実施の形態で示した図１〜３と同様とする。

図４は、本発明の第２の実施の形態における空気調和機の熱交換器のフィン形状の断面図である。

図４において、前面熱交換器５ａの下側１列部のフィン８の通風抵抗を増やすため前面熱交換器５ａ上側及び背面熱交換器５ｂの２列部よりスリット１５の数を増やしている。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、前面熱交換器５ａの下側１列部のフィン８のスリット１５の数を増やすことで、風速の強い前面熱交換器５ａの下側１列部のフィン８の通風抵抗を、前面熱交換器５ａや背面熱交換器５ｂの２列部より増やし、空気流入を防止する閉塞部材を別途設けることなく熱交換器全体の風速分布を均等に近づけることができ、前面熱交換器５ａの下側１列部と前面熱交換器５ａ上側及び背面熱交換器５ｂの２列部を通過した空気温度を均等に近づけることができるため熱交換能力の向上、温度差がある空気の混入によるファン結露への耐力向上、及びコストダウンを図ることができる。

以上のように、本実施の形態においては前面熱交換器５ａの下側１列部のフィン８のスリット１５の数を前面熱交換器５ａ上側及び背面熱交換器５ｂの２列部のスリット１５の数より増やすことにより、風速の強い前面熱交換器５ａの下側１列部のフィン８の通風抵抗が大きくなり、空気流入を防止する閉塞部材を別途設けることなく熱交換器全体の風速分布を均等に近づけることができ、前面熱交換器５ａの下側１列部と前面熱交換器５ａ上側及び背面熱交換器５ｂの２列部を通過した空気温度を均等に近づけることができるため熱交換能力の向上、温度差がある空気の混入によるファン結露への耐力向上、及びコストダウンを図ることができる。

また、本実施の形態の前面熱交換器５ａの下側１列部のフィンの通風抵抗を前面熱交換器５ａ上側及び背面熱交換器５ｂの２列部より増やすのに、スリット１５の高さを低くすることにより、同様の効果を得ることができる。

即ち、風速の強い前面熱交換器５ａの下側１列部のフィン８の通風抵抗を、前面熱交換器５ａ上側及び背面熱交換器５ｂの２列部より増やし、空気流入を防止する閉塞部材を別途設けることなく、前面熱交換器５ａの下側１列部を通過する風量の割合を減らすことができファン結露の耐力向上及びコストダウンを図ることができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、コンパクト化を実現しながら、熱交換能力の向上やファン結露の耐力向上、及びコストダウンを図ることが可能となるので、除湿機や冷風扇等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の断面図 本発明の実施の形態１における冷凍サイクル図 本発明の実施の形態１における室内熱交換器５のパス構成図 本発明の実施の形態２における空気調和機の熱交換器のフィン形状の断面図 従来の空気調和機の断面図

符号の説明

１ ケーシング
１ａ ケーシング前面
１ｂ ケーシング上面
２ 吸込口
３ 吹出口
４ クロスフローファン
５ 熱交換器
５ａ 前面熱交換器
５ｂ 背面熱交換器
６ ドレンパン
７ 冷媒管
８ フィン
９ 圧縮機
１０ 室外熱交換器
１１ 電動膨張弁
１２ 入口管
１３ 分岐管
１４ａ 出口管ａ
１４ｂ 出口管ｂ
１５ スリット
１７ 上側熱交換器
１８ 下側熱交換器
１９ 連設部

Claims (6)

1. ケーシングの前面と上面の吸込口とケーシングの内部に設けたクロスフローファンとの間に熱交換器を配置し、前記熱交換器は冷媒管を下側１列、上側２列の部分１列で一体型に構成した前面熱交換器と冷媒管を２列に構成した背面熱交換器を逆Ｖの字に組合せて成り、前記前面熱交換器の下側１列部を一連のパスの中間に構成することとした空気調和機。
2. 前面熱交換器の下側１列部と背面熱交換器を１連のパス上に構成した請求項１に記載の空気調和機。
3. 背面熱交換器を暖房時の２パス合流後の部分１パス域として構成した請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 前面熱交換器の下側１列部のフィンの通風抵抗を前記前面熱交換器上側及び背面熱交換器の２列部より増やした請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 前面熱交換器の下側１列部のフィンの通風抵抗を前記前面熱交換器上側及び背面熱交換器の２列部より増やすのにスリット数を増やした請求項４に記載の空気調和機。
6. 前面熱交換器の下側１列部のフィンの通風抵抗を前記前面熱交換器上側及び背面熱交換器の２列部より増やすのにスリット高さを変えた請求項４に記載の空気調和機。